家用嵌壁式多功能收音机研制

周天宇 郑晓秋 古超 成新民

摘要：设计一款能够嵌入墙壁的多功能收音机。该设计不但具有普通收音机的功能，还可以方便地在墙壁上显示一些有用的实时数据，包括电子时钟，室内的温度、湿度，烟雾检测（火灾预警）等。该多功能收音机的工作模式以及调频频率可以通过红外遥控远程控制。采用高性能微处理器，该设计具有价格低廉、超薄新颖、实用方便、功能多样的特点。

关键词：收音机；壁式；温湿度检测；红外遥控

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）07-0059-01

1 引言

数字式收音机已经在各类消费电子、汽车电子中得到了广泛的应用。但是在智能家居领域还没有得到应用。本文的嵌壁式多功能收音机可以将设备嵌入到墙壁内，除了可以通过红外遥控器切换频道、调整音量等基本功能外，附带的10英寸大屏幕可以显示时间日期、室内温湿度、当前频道等实用信息，还拥有休眠、烟雾报警等功能。本项目填补了数字式收音机在智能家居领域的空白，同时也代替了人机交互不友好、功能单一的传统收音机。

2 硬件设计

2.1 总体框架设计

本项目研究的内容有高精度的时钟电路、性能优良的收音机电路、实时高效的分布式温湿度采集、人性化的数据显示、稳定并且抗干扰的红外收发电路、烟雾检测报警电路等等，采用微型贴片单片机控制以保证设计的美观。将收音机嵌入进墙壁中，可以很方便地从屏幕上看到时间、温湿度、频道等信息，用户可以通过红外遥控器来调节频道和音量，控制收音机开关状态。系统总体框图如图1所示。

2.2 收音机模块

收音芯片采用TEA5767，其内部集成了中频选频和解调网络，可以做到完全免调，还可以应用在欧洲、美国和日本不同的FM波段环境。收音芯片与微处理器通过I2C进行通讯，该芯片内置FM立体声解调器，可以通过编程实现软静音、去噪、自动搜台。

2.3 温湿度检测模块

本设计采用的温湿度傳感器型号为SHT11，它拥有体积小、功耗低、精度高的优势，其内部原理如下：

SHT11芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A/D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。此外，SHT11内部还集成了一个加热元件，主要为了比较加热前后的温度和湿度值，在高湿环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。

2.4 红外接收模块

本设计使用36kHz的固定编码按键型遥控器，采用于其对应的36kHz专用红外接收头IRM-3636T来接受遥控器发出的信号。单片机对红外接收头收到的按键编码进行识别和转换，从而实现例如收音机调频、音量控制等各种遥控功能和需求。

2.5 信息显示模块

信息显示模块是本系统人机交互的核心。本系统选用了SDWe 070C06可编程十英寸串口屏。该屏幕具有超薄、色域广、节能、通讯简单的特点。微处理器将采集到的温湿度信息、音量、当前收音频率等信息通过串口发送给屏幕，从而实时更新屏幕上显示的数据。同时，给屏幕本身进行编程，屏幕显示背景会按照早午晚、季节、节日的变化而变化，带来良好的用户体验。若微处理器检测到室内环境异常，如温度值、烟雾值超标，则会在屏幕上进行醒目的报警。

2.6 烟雾报警模块

本设计选用MQ-2传感器经行烟雾检测，其价格低廉，对甲烷、丙烷、丁烷、酒精、氢气、天然气、液化气等多种可燃性气体及烟雾都具有较高的灵敏度，且稳定性高、寿命长，完全能满足家庭中的各种烟雾检测需求。当检测到可燃气体（烟雾）超出阈值时，单片机启动蜂鸣器进行报警。

3 结语

本系统设计制作完成后，可应用在日常居住的环境中，用户可通过液晶屏以及语音播报来获取当前室内温湿度、当前日期、当前广播频道等信息。本系统通过分布式烟雾传感器实时检测室内烟雾值，若发现数据异常则立刻发出警报以警示室内人员检查有无火情；时间信息采集精度高，年误差小于两分钟，可内置电池，一次性电池可保证在外部掉电的情况下时钟使用寿命超过5年，具有很好的稳定性。同时，收音机的选台以及模式切换均由红外遥控器远程控制，当前频段等信息显示在液晶屏上，使人机交互更加友好并且设计成薄型嵌入式，以便家庭装修时嵌入到墙壁，提升了实用性。

参考文献

[1]赵宇昕，胡迎宾.单片机在数字收音机中的应用研究[J].首都师范大学学报（自然科学版），2015，（2）：24-27.

[2]黄学平.移动互联时代广播收听场景的嬗变[J].传媒，2018，（2）：15-19.

[3]何乃味.AVR单片机的调频立体声收音机设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2014，（5）：66-69.

[4]Digital Adaptive Filter for Real-time RFI Mitigation on Ground Based Radio Telescopes.2018.130（984）：025002-025002.